一种铅铋液态金属中Po的提取装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于铅铋液态金属中放射性物质处理技术领域，涉及一种铅铋液态金属中Po的提取装置及方法，主体结构包括反应容器、铅铋输送泵、过滤装置和电化学沉积装置，所述电化学沉积装置位于反应容器外，用于去除反应容器中铅铋液态金属中的钋；反应容器内设置铅铋输送泵，用于将反应容器内的铅铋金属液输送到电化学沉积装置；铅铋中的Po离子向负极方向偏移，在负极上发生还原反应，生成Po单质沉积在电极；电沉积结束后的铅铋金属液返回反应容器内。本发明专利技术在Po的产生源头进行Po的提取，降低了Po向覆盖气中的泄漏量，减小了Po的防护难度，同时可对提取的Po进行回收，提升Po的经济价值。价值。价值。

【技术实现步骤摘要】
一种铅铋液态金属中Po的提取装置及方法

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[0001]本专利技术属于铅铋液态金属中放射性物质处理
，涉及铅铋反应堆中金属杂质的提取，具体涉及一种铅铋液态金属中Po的提取装置及方法，采用电化学方法，在Po的产生源头进行Po的提取，降低了Po向覆盖气中的泄漏量。

技术介绍
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[0002]钋在1898年由法国居里夫人及丈夫皮埃尔
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居里在处理铀矿时发现的一种新化学元素。其英文名称是Polonium(符号为Po)，原子序数为84，共有25个同位素，质量数由192至218，且都具有放射性，210Po是其中的一个核素。钋是一种银白色的金属，能在黑暗中发光，其密度9.4g/cm3，熔、沸点分别为254℃、962℃。钋能够溶于浓硫酸、硝酸、稀盐酸、王水和稀氢氧化钾溶液。
[0003]液态铅铋合金以其优良的中子学、热工水力学和安全特性，被众多加速器驱动系统和第四代铅基反应堆选作主冷却剂。然而，它却可能带来了一个不可忽视的问题，即放射性钋问题。针对钋的去除问题，现有技术已有一些研究。例如中国专利CN201610697986.1公开了一种用于铅基快堆或ADS次临界系统中去除210Po的方法，包括以下步骤：通过主要由稀土过滤膜和物理过滤膜相结合组成的稀土过滤装置过滤气体中210Po气溶胶或冷却剂中210Po；稀土过滤膜和物理过滤膜相结合使用喷涂、植入、晶体生长、电沉积、填充和/或弥散方式中的至少一种结合方式；中国专利CN201810196186.0公开了一种负载型石墨烯基材料及其制备方法和其在LBE快堆中高放射性210Po气溶胶的去除中的应用，所述材料包括三维石墨烯材料和负载在其上的稀土基碱性纳米材料，所述负载型石墨烯基材料能够用于LBE快堆中高放射性210Po气溶胶的去除。
[0004]但现有技术均是采用对覆盖气中Po的气溶胶进行去除的方式，处理流程位于Po迁移扩散的下游过程，导致其还存在一定的泄漏问题和Po去除不彻底的缺点。有必要寻求一种在扩散迁移流程的更上游采取Po去除措施，降低Po向覆盖气中的蒸发浓度，降低Po向环境中迁移释放的浓度问题，还能应对单点事故工况。

技术实现思路
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[0005]本专利技术的目的是为了克服现有技术铅铋液态金属受到中子辐照产生Po及Po提取困难的问题，提供一种铅铋液态金属中Po的提取装置及方法，在Po的产生源头进行Po的提取，降低Po向覆盖气中的蒸发浓度。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术提供一种铅铋液态金属中Po的提取装置，其主体结构包括包括反应容器、铅铋输送泵、过滤装置和电化学沉积装置，所述反应容器为铅铋冷却反应堆的反应堆容器，反应容器上方设置堆顶盖，堆顶盖用于密封反应容器内液态铅铋和里边的气体；所述电化学沉积装置位于反应容器外，与反应容器通过管道连接，用于去除反应容器中铅铋液态金属中的钋；反应容器内设置铅铋输送泵，用于将反应容器内的铅铋金属液输送到电化学沉积装置；电化学沉积装置与反应容器之间的管道穿过堆顶盖；所述电化
学沉积装置以铅铋液态金属作为电解液，Po以离子形式存在于液态铅铋中；正负极为惰性导体材料；铅铋中的Po离子向负极方向偏移，在负极上发生还原反应，生成Po单质沉积在电极；电解结束后的铅铋金属液返回反应容器内。
[0007]本专利技术所述铅铋输送泵的前端安装过滤装置，用于防止铅铋金属液中杂质进入铅铋输送泵内部造成泵损伤。
[0008]本专利技术所述堆顶盖处的管道上设置第一自动阀门，用于实现回路的入口处的开闭功能；在第一自动阀门和铅铋输送泵之间的管道上设置压力计，用于监控输送泵下游管道内的压力值；在第一自动阀门下游设置有流量计及若干温度计，分别用于监测管道内的铅铋流量及温度情况。
[0009]本专利技术所述电化学沉积装置外设置外加磁场，使Po定向流动到负极。
[0010]本专利技术所述电化学沉积装置与反应容器之间的管道外部包覆加热丝及保温材料9，当铅铋在管道内由于温度过低发生凝固时可启动加热丝用于融化铅铋。
[0011]本专利技术所述电化学沉积装置具有温控功能，保持流经装置的铅铋温度低于Po的凝固点温度，但高于铅铋的融化温度。
[0012]本专利技术还提供一种铅铋液态金属中Po的提取方法，其特征在于，具体步骤为：在铅铋液态金属反应容器内设置输送泵，输送泵将反应容器内的液态金属通过管道输送到外置的电化学沉积装置，电化学沉积装置以铅铋液态金属作为电解液，Po以离子形式存在于液态铅铋中，以惰性导体材料为正负极，惰性导体材料可为Pt、石墨等；在电化学沉积装置外设置外加磁场，使Po定向流动到负极；铅铋中的Po离子向负极方向偏移，在负极上发生还原反应，生成Po单质沉积在电极；电解结束后的铅铋金属液返回反应容器内。
[0013]本专利技术与现有技术相比，在Po的产生源头进行Po的提取，降低了Po向覆盖气中的泄漏量，减小了Po的防护难度，同时可对提取的Po进行回收，提升Po的经济价值。
附图说明：
[0014]图1为本专利技术涉及的铅铋液态金属中Po的提取装置的整体结构原理示意图。
[0015]图2为本专利技术涉及的Po提取装置的结构原理俯视示意图，
×
为磁场方向，垂直向下。
具体实施方式：
[0016]下面通过具体实施例并结合附图对本专利技术作进一步说明。
[0017]实施例1：
[0018]本实施例涉及铅铋液态金属中Po的提取装置，其主体结构包括反应容器2、铅铋输送泵4、过滤装置3和电化学沉积装置8，所述反应容器2为铅铋冷却反应堆的反应堆容器，反应容器2上方设置堆顶盖1，堆顶盖1用于密封反应容器内液态铅铋和里边的气体；所述电化学沉积装置8位于反应容器外，与反应容器通过管道7连接，用于去除反应容器中铅铋液态金属中的钋；反应容器内设置铅铋输送泵4，用于将反应容器内的铅铋金属液输送到电化学沉积装置8；铅铋输送泵的前端安装过滤装置3，用于防止铅铋金属液中杂质进入铅铋输送泵内部造成泵损伤；电化学沉积装置8与反应容器2之间的管道穿过堆顶盖1；在堆顶盖1处的管道上设置第一自动阀门5，用于实现回路的入口处的开闭功能；在第一自动阀门5和铅
铋输送泵4之间的管道上设置压力计，用于监控输送泵下游管道内的压力值；在第一自动阀门5下游设置有流量计及若干温度计，分别用于监测管道内的铅铋流量及温度情况，铅铋金属液的流速控制为0～3m/s；所述电化学沉积装置8以铅铋液态金属作为电解液，Po以离子形式存在于液态铅铋中；正负极为惰性导体材料，可为Pt、石墨等；在电化学沉积装置外设置外加磁场，使Po定向流动到负极；铅铋中的Po离子向负极方向偏移，在负极上发生还原反应，生成Po单质沉积在电极；电解结束后的铅铋金属液返回反应容器内，在返回管路上设置有第二自动阀门6。
[0019]本申请采用电化学沉积装置提取Po的原理为：液态金属中的Bi和Po浓度分别为1.6mol/L及1E
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06mol/L时，Bi和Po的临界析出电势分别为
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0.008及+0.245，可见两元素临界析出电本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铅铋液态金属中Po的提取装置，其特征在于，主体结构包括反应容器、铅铋输送泵、过滤装置和电化学沉积装置，所述反应容器为铅铋冷却反应堆的反应堆容器，反应容器上方设置堆顶盖，堆顶盖用于密封反应容器内液态铅铋和里边的气体；所述电化学沉积装置位于反应容器外，与反应容器通过管道连接，用于去除反应容器中铅铋液态金属中的钋；反应容器内设置铅铋输送泵，用于将反应容器内的铅铋金属液输送到电化学沉积装置；电化学沉积装置与反应容器之间的管道穿过堆顶盖；所述电化学沉积装置以铅铋液态金属作为电解液，Po以离子形式存在于液态铅铋中；正负极为惰性导体材料；铅铋中的Po离子向负极方向偏移，在负极上发生还原反应，生成Po单质沉积在电极；电解结束后的铅铋金属液返回反应容器内。2.根据权利要求1所述的铅铋液态金属中Po的提取装置，其特征在于，铅铋输送泵的前端安装过滤装置，用于防止铅铋金属液中杂质进入铅铋输送泵内部造成泵损伤。3.根据权利要求1所述的铅铋液态金属中Po的提取装置，其特征在于，在堆顶盖处的管道上设置第一自动阀门，用于实现回路的入口处的开闭功能；在第一自动阀门和铅铋输送泵之间的管道上设置压力计，用于监控输送泵下游管道内的压力值；在第一...

【专利技术属性】
技术研发人员：请求不公布姓名，
申请(专利权)人：中子时代青岛创新科技有限公司，
类型：发明
国别省市：